FR2730430A3

FR2730430A3 - PROCESS FOR THE PURIFICATION OF POLLUTED SOIL BY HYDROCARBONS

Info

Publication number: FR2730430A3
Application number: FR9601728A
Authority: FR
Inventors: Marc Carpels; Houtven Diana Van; Louis Raats; Ludo Diels
Original assignee: Vlaamse Instelling Voor Technologish Onderzoek NV VITO
Current assignee: Vlaamse Instelling Voor Technologish Onderzoek NV VITO
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1996-08-14
Also published as: BE1009116A3; FR2730430B3; DE19604754A1; NL1002326C1

Abstract

Procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, par lequel on amène le sol dans un réacteur, en présence d'oxygène, en contact avec des microorganismes aérobies qui décomposent les hydrocarbures, caractérisé en ce qu'on guide de l'air à travers le réacteur de mélange avec un débit entre 2 et 100 litres par heure par kilogramme de substance sèche, et on mélange le sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en matière sèche supérieure à 65% en poids, avec de l'air dans un réacteur de mélange de telle sorte que la phase d'hydrocarbure volatilisée, étant donné les faibles débits d'air et la teneur élevée en substance sèche, est également décomposée par voie microbiologique.Process for the purification of soil polluted with hydrocarbons, by which the soil is brought into a reactor, in the presence of oxygen, in contact with aerobic microorganisms which decompose the hydrocarbons, characterized in that the air is guided through through the mixing reactor with a flow rate between 2 and 100 liters per hour per kilogram of dry substance, and the soil is mixed dry, that is to say with a dry matter content greater than 65% by weight, with air in a mixing reactor such that the volatilized hydrocarbon phase, given the low air flow rates and the high dry substance content, is also microbiologically decomposed.

Description

PROCEDE POUR LA PURIFICATION DE SOLPROCESS FOR THE PURIFICATION OF SOIL

POLLUE PAR DES HYDROCARBURESPOLLUTED BY HYDROCARBONS

L'invention concerne un procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, par lequel on amène le sol dans un réacteur, en présence d'oxygène, en contact avec des The invention relates to a process for the purification of soil polluted by hydrocarbons, by which the soil is brought into a reactor, in the presence of oxygen, in contact with

microorganismes aérobies qui décomposent les hydrocarbures. aerobic microorganisms that break down hydrocarbons.

Des microorganismes qui décomposent des hydrocarbures sont connus et sont présents dans l'air et dans le sol surtout à l'endroit de sites contaminés. Il suffit alors d'amener le sol en contact avec de l'air, bien que l'addition d'une préculture de microorganismes qui proviennent de sites contaminés, puisse s'avérer nécessaire pour des sols déterminés. Microorganisms that break down hydrocarbons are known and are present in the air and in the soil, especially at contaminated sites. It is then sufficient to bring the soil into contact with air, although the addition of a preculture of microorganisms which come from contaminated sites, may prove to be necessary for specific soils.

La plupart du temps, l'oxygène provient de l'air. Most of the time, oxygen comes from the air.

On admet en général que les polluants d'hydrocarbures sont fortement absorbés sur les particules de sol et que, pour obtenir un bon contact entre les microorganismes et le sol, It is generally accepted that the pollutants of hydrocarbons are strongly absorbed on the soil particles and that, to obtain good contact between the microorganisms and the soil,

ce sol doit être amené en suspension dans l'eau. this soil must be brought into suspension in water.

C'est ainsi que, dans des procédés connus, on traite le sol sous la forme d'une pâte dont la teneur en eau est de 70 à Thus, in known methods, the soil is treated in the form of a paste whose water content is from 70 to

% en poids, en présence d'air.% by weight, in the presence of air.

En fait, la purification a lieu conformément aux techniques In fact, the purification takes place according to the techniques

connues de purification de l'eau.known water purification.

De même, le transfert d'oxygène via l'eau aux microorganismes est relativement médiocre, si bien que, pour ce procédé connu, on doit utiliser des quantités d'air relativement importantes, et le traitement est relativement lent. Par le fait que les microorganismes sont mésophiles et travaillent de manière optimale à des températures d'environ 28 C, il est recommandé de réchauffer la suspension de sol, ce qui est relativement coûteux du fait de la masse importante. Il est également impossible de purifier l'air de traitement Likewise, the transfer of oxygen via water to the microorganisms is relatively poor, so that, for this known process, relatively large quantities of air have to be used, and the treatment is relatively slow. Because the microorganisms are mesophilic and work optimally at temperatures of around 28 C, it is recommended to warm the soil suspension, which is relatively expensive due to the large mass. It is also impossible to purify the process air

utilisé des impuretés volatilisées. used volatilized impurities.

Pour ces raisons, pour l'assainissement du sol dans les environs de stations d'essence et analogues, on utilise la plupart du temps un autre procédé par lequel on aspire de For these reasons, for the remediation of the soil in the vicinity of petrol stations and the like, most of the time another method is used by which suction is obtained.

l'air à partir du sol et on le traite. air from the ground and we process it.

Ce procédé évite l'utilisation d'un réacteur, mais est très This process avoids the use of a reactor, but is very

lent.slow.

Le traitement peut durer plus d'une année. Treatment can last for more than a year.

L'invention a pour objet de créer un procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, qui est très simple et rapide, qui a besoin d'une quantité moindre The object of the invention is to create a process for the purification of soil polluted by hydrocarbons, which is very simple and rapid, which requires a smaller quantity.

en oxygène et qui est relativement peu coûteux. oxygen and which is relatively inexpensive.

A cet effet, on guide de l'air à travers le réacteur de mélange avec un débit entre 2 et 100 litres par heure par kilogramme de substance sèche, et on mélange le sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en matière sèche supérieure à 65% en poids, avec de l'air dans un réacteur de mélange de telle sorte que la phase d'hydrocarbure volatilisée, étant donné les faibles débits d'air et la teneur élevée en substance sèche, est également décomposée par voie microbiologique. Par l'expression "réacteur de mélange", on désigne ici un réacteur muni d'un équipement de mélange tel que des ailettes ou des bras rotatifs. La réalisation des ailettes revêt une très grande importance du fait des forces élevées qui interviennent lors du mélange de cette masse de sol For this purpose, air is guided through the mixing reactor with a flow rate between 2 and 100 liters per hour per kilogram of dry substance, and the soil is mixed dry, that is to say with a content in dry matter greater than 65% by weight, with air in a mixing reactor so that the volatilized hydrocarbon phase, given the low air flow rates and the high dry substance content, is also broken down microbiologically. By the expression "mixing reactor", is meant here a reactor provided with mixing equipment such as fins or rotary arms. The production of the fins is of great importance due to the high forces which occur during the mixing of this mass of soil.

relativement sèche.relatively dry.

Toutefois, lorsqu'on travaille à sec, contrairement au préjugé d'usage, on peut obtenir une grande vitesse de However, when working dry, contrary to the prejudice used, one can obtain a high speed of

décomposition des hydrocarbures.decomposition of hydrocarbons.

Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, on amène le sol dans un réacteur de mélange fermé, avec de l'air comme source d'oxygène, et on contrôle l'arrivée et la In a particular embodiment of the invention, the soil is brought into a closed mixing reactor, with air as the oxygen source, and the arrival and the control are controlled.

sortie d'air.air outlet.

Dans le but de mieux faire ressortir les caractéristiques de la présente invention, on décrit ci-après une forme de réalisation préférée, à titre d'exemple et sans aucun caractère limitatif, d'un procédé selon l'invention pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 à 3 représentent des schémas qui illustrent l'allure, respectivement, de la quantité d'huile dans le sol, de la quantité d'huile dans l'air et de la quantité de microorganismes dans le sol en fonction du temps lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; les figures 4 et 5 représentent des schémas qui illustrent respectivement la vitesse de décomposition maximale et la teneur en huile conformément au procédé, avec des teneurs différentes en substance sèche et pour In order to better highlight the characteristics of the present invention, a preferred embodiment is described below, by way of example and without any limiting character, of a method according to the invention for the purification of polluted soil by hydrocarbons, with reference to the accompanying drawings in which: FIGS. 1 to 3 represent diagrams which illustrate the appearance, respectively, of the amount of oil in the soil, of the amount of oil in the air and the amount of microorganisms in the soil as a function of time during the implementation of the method according to the invention; FIGS. 4 and 5 represent diagrams which respectively illustrate the maximum decomposition speed and the oil content according to the process, with different contents of dry substance and for

différents débits d'air.different air flows.

Pour purifier un sol pollué avec des hydrocarbures, on amène ce sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en substance sèche supérieure à 65% en poids, de préférence supérieure ou égale à 70% en poids, dans un réacteur de mélange dans lequel on mélange le sol avec lui-même à l'aide d'ailettes To purify a soil polluted with hydrocarbons, this soil is brought to dryness, that is to say with a dry substance content greater than 65% by weight, preferably greater than or equal to 70% by weight, in a reactor. mixture in which the soil is mixed with itself using fins

rotatives en présence d'air.rotating in the presence of air.

Pour le mélange, on utilise des capacités allant jusqu'à W/kg, des capacités de mélange d'environ 22 W/kg For mixing, capacities up to W / kg are used, mixing capacities of around 22 W / kg

paraissant les mieux appropriées.appearing most appropriate.

Etant donné que le sol contaminé est de la terre draguée ou de la boue qui a été diluée avec de l'eau avant le pompage, on égoutte d'abord ce sol par exemple sur ce que l'on appelle des terrains de rinçage ou à l'aide de presses. Pour le pressage, le sol peut être séparé éventuellement dans des cyclones en une fraction pure et en une fraction très polluée, comme décrit dans le document EP-A-538.932, seule Since the contaminated soil is dredged earth or mud which has been diluted with water before pumping, this soil is first drained, for example on so-called rinsing or using presses. For pressing, the soil can optionally be separated in cyclones into a pure fraction and into a very polluted fraction, as described in document EP-A-538,932, only

la dernière fraction devant subir un traitement ultérieur. the last fraction to be further processed.

Des bactéries aérobies qui décomposent les hydrocarbures et qui sont présentes dans l'air et/ou dans le sol ont pour Aerobic bacteria which decompose hydrocarbons and which are present in the air and / or in the soil have for

effet de décomposer les hydrocarbures. effect of decomposing hydrocarbons.

La décomposition peut être accélérée en ajoutant au sol une culture de terrain prélevée sur des sites pollués, ou encore une préculture de ces bactéries, par exemple un microorganisme sélectionné portant le numéro Decomposition can be accelerated by adding to the soil a field culture taken from polluted sites, or a preculture of these bacteria, for example a selected microorganism bearing the number

d'identification LH168 (Acinetobacter calcoaceticus). identification LH168 (Acinetobacter calcoaceticus).

Etant donné que ces microorganismes produisent leur effet optimal à des températures d'environ 28 C, on réchauffe le Since these microorganisms produce their optimal effect at temperatures of around 28 C, the

réacteur de mélange à cette température. mixing reactor at this temperature.

Le réacteur de mélange utilisé est du type fermé et on contrôle les quantités d'air entrant et les quantités d'air sortant de telle sorte qu'il est possible de procurer à l'air de traitement un temps de séjour suffisamment long dans le réacteur de mélange pour que les microorganismes puissent abaisser la teneur en impuretés jusqu'à ce que l'on The mixing reactor used is of the closed type and the quantities of incoming air and the quantities of outgoing air are controlled so that it is possible to provide the treatment air with a sufficiently long residence time in the reactor. mixing so that microorganisms can lower the content of impurities until

obtienne des concentrations suffisamment faibles. obtain sufficiently low concentrations.

L'invention fait justement en sorte de purifier en même temps les composants volatils qui se libèrent en phase gazeuse dans le réacteur à l'aide de bactéries qui sont chargées sur des particules de sable, dans un processus analogue à une biofiltration. On n'a pas besoin d'un traitement supplémentaire de l'air. Les ailettes qui mélangent le sol font en sorte que le sol est mis en The invention precisely ensures that the volatile components which are released in the gas phase in the reactor are purified at the same time using bacteria which are loaded onto sand particles, in a process analogous to biofiltration. No additional air treatment is required. The fins that mix the soil make sure that the soil is put in

mouvement par l'air, provoquant un effet de biofiltration. movement by air, causing a biofiltration effect.

On mesure en continu la teneur en oxygène et la teneur en CO2. Les gaz quittant le réacteur sont analysés dans un The oxygen content and the CO2 content are continuously measured. The gases leaving the reactor are analyzed in a

chromatogramme en phase gazeuse.gas chromatogram.

Des débits d'air appropriés, qui circulent à travers le réacteur, se situent entre 2 et 100 litres par heure et par Appropriate air flows, which circulate through the reactor, are between 2 and 100 liters per hour and per

kilogramme de substance sèche.kilogram of dry substance.

De cette manière, on peut décomposer jusqu'à 5.000 mg d'hydrocarbures par kilogramme de substance sèche et par jour, et le sol qui quitte le réacteur de mélange possède une teneur en hydrocarbures qui est inférieure à 100 mg par In this way, up to 5,000 mg of oil can be broken down per kilogram of dry substance per day, and the soil leaving the mixing reactor has an oil content of less than 100 mg per day.

kilogramme de sol.kilogram of soil.

Non seulement le sol est purifié, mais encore les impuretés volatilisées dans l'air sont décomposées dans une large mesure et la quantité d'hydrocarbures dans l'air, qui quitte le réacteur de mélange, est inférieure à 10 mg d'hydrocarbures par mètre cube d'air et par kilogramme de Not only is the soil purified, but the impurities volatilized in the air are decomposed to a large extent and the amount of hydrocarbons in the air, which leaves the mixing reactor, is less than 10 mg of hydrocarbons per meter air cube and per kilogram of

substance sèche.dry substance.

L'invention sera expliquée plus en détail en se référant aux exemples ciaprès: The invention will be explained in more detail with reference to the examples below:

Exemple 1Example 1

Dans le réacteur de mélange, on amène 100 kilogrammes de sol pollué avec 600 g d'huile Diesel. Le sol possède une teneur en eau de 15% en poids et possède, par conséquent, une In the mixing reactor, 100 kg of polluted soil are brought in with 600 g of diesel oil. The soil has a water content of 15% by weight and therefore has a

teneur en substance sèche de 85%.85% dry substance content.

On ajoute à ce sol une culture d'un microorganisme sélectionné Acinetobacter calcoaceticus portant le numéro d'identification LH168, conjointement avec les agents A culture of a selected microorganism Acinetobacter calcoaceticus bearing the identification number LH168 is added to this soil, together with the agents.

nutritifs nécessaires.nutritious needed.

La capacité de mélange s'élève à 2200 watts, et on réchauffe The mixing capacity is 2200 watts, and it is heated

le réacteur à 28 C.the reactor at 28 C.

On alimente de l'air qui entre et qui quitte le réacteur de Air is supplied which enters and leaves the reactor.

mélange avec un débit de 16 litres par heure. mixing with a flow rate of 16 liters per hour.

Après 3 jours, la quantité d'huile dans le sol a chuté pour atteindre 65 grammes. Environ 50 grammes s'évaporent. Nonante-neuf pour cent de cette huile sont également After 3 days, the amount of oil in the soil dropped to 65 grams. About 50 grams evaporate. Ninety-nine percent of this oil is also

décomposés dans le réacteur de mélange. decomposed in the mixing reactor.

Exemple 2Example 2

On répète l'exemple 1, mais avec une teneur en substance sèche de 70% en poids et un débit d'air de 100 litres par heure. En figure 1, on représente l'allure de la quantité d'huile Example 1 is repeated, but with a dry substance content of 70% by weight and an air flow rate of 100 liters per hour. In figure 1, the appearance of the quantity of oil is represented

dans le sol en g/kg en fonction du temps en heures. in soil in g / kg as a function of time in hours.

En figure 2, on représente la décomposition de l'huile dans la phase gazeuse, notamment le pourcentage d'huile par rapport à la quantité totale d'huile évaporée en fonction du In FIG. 2, the decomposition of the oil in the gas phase is represented, in particular the percentage of oil relative to the total amount of oil evaporated as a function of the

temps en heures.time by hour.

En figure 3, on représente l'allure de la quantité de microorganismes comme logarithme de la quantité par gramme de sol en fonction du temps en heures, la ligne supérieure concernant tous les microorganismes ensemble et la ligne inférieure concernant les microorganismes qui décomposent l'huile. In FIG. 3, the shape of the quantity of microorganisms is represented as the logarithm of the quantity per gram of soil as a function of time in hours, the upper line relating to all the microorganisms together and the lower line relating to the microorganisms which decompose the oil .

ExempleExample

On répète l'exemple 2, mais à des débits d'air différents. Example 2 is repeated, but at different air flow rates.

En figure 4, on représente la vitesse de décomposition maximale en fonction du débit d'air en litres par heure, tandis qu'en figure 5, on représente la quantité d'huile qui subsiste après la purification dans le sol en mg/kg en In FIG. 4, the maximum decomposition speed is represented as a function of the air flow rate in liters per hour, while in FIG. 5, the quantity of oil which remains after purification in the soil is represented in mg / kg in

fonction de ce débit d'air en litres par heure. function of this air flow in liters per hour.

Exemple de référence Enfin, on répète également l'exemple 2, mais avec une teneur en substance sèche de 50%, cet exemple n'étant par Reference example Finally, Example 2 is also repeated, but with a dry substance content of 50%, this example not being

conséquent pas conforme à l'invention. therefore not in accordance with the invention.

Dans les figures 4 et 5, on représente la vitesse de décomposition et la quantité d'huile qui subsiste dans le Figures 4 and 5 show the rate of decomposition and the amount of oil that remains in the

sol après la purification.soil after purification.

Comme on peut s'en rendre compte, la vitesse réactionnelle est très inférieure et la concentration finale obtenue après As can be seen, the reaction rate is much lower and the final concentration obtained after

purification est beaucoup plus élevée. purification is much higher.

Avec le procédé selon l'invention décrit ci-dessus, la purification de sol pollué avec des hydrocarbures peut être réalisée beaucoup plus rapidement qu'avec les procédés connus par lesquels on traite le sol possédant une teneur plus élevée en humidité. On peut obtenir une valeur finale jusqu'à 100 mg d'hydrocarbures par kilogramme de substance sèche, ce qui est inférieur à la norme en vigueur entre With the process according to the invention described above, the purification of soil polluted with hydrocarbons can be carried out much more quickly than with the known processes by which the soil having a higher moisture content is treated. A final value can be obtained up to 100 mg of hydrocarbons per kilogram of dry substance, which is lower than the standard in force between

autres au Pays-Bas.others in the Netherlands.

Dans le réacteur de mélange, non seulement on purifie le sol, mais encore on décompose, dans une large mesure, les hydrocarbures qui se forment par évaporation dans le courant d'air. Est caractéristique pour le procédé selon l'invention, la diminution de la teneur en huile sous forme gazeuse dans l'air de traitement par rapport aux procédés connus. Le mélange proprement dit du sol semble avoir une répercussion sur la vitesse de la purification. On a constaté qu'une capacité de mélange supérieure n'amène pas nécessairement une purification plus rapide, bien au contraire. Une capacité de mélange de maximum 22 watts par kilogramme de substance sèche semble donner les meilleurs In the mixing reactor, not only is the soil purified, but the hydrocarbons which are formed by evaporation in the air stream are decomposed to a large extent. Is characteristic for the method according to the invention, the decrease in the content of oil in gaseous form in the process air compared to known methods. The actual mixing of the soil appears to have an impact on the rate of purification. It has been found that a higher mixing capacity does not necessarily lead to faster purification, on the contrary. A mixing capacity of maximum 22 watts per kilogram of dry substance seems to give the best

résultats.results.

La présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus; un procédé de ce type peut être réalisé dans différentes variantes sans The present invention is in no way limited to the embodiments described above; a process of this type can be carried out in different variants without

sortir du cadre des revendications annexées. depart from the scope of the appended claims.

Claims

1. Process for the purification of soil polluted by hydrocarbons, by which the soil is brought into a reactor, in the presence of oxygen, in contact with aerobic microorganisms which decompose hydrocarbons, characterized in that one guides the air through the mixing reactor with a flow rate between 2 and 100 liters per hour per kilogram of dry substance, and the soil is mixed dry, that is to say with a dry matter content greater than 65% by weight , with air in a mixing reactor such that the volatilized hydrocarbon phase, given the low air flow rates and the high dry substance content, is

also broken down microbiologically.

2. Method according to claim 1, characterized in that the soil is brought into a closed mixing reactor, with air as the oxygen source, and the arrival and the

air outlet.

3. Method according to any one of the claims

above, characterized in that the soil treatment takes place at a dry soil content which is

greater than or equal to 70% by weight.

4. Method according to any one of the claims

above, characterized in that the soil is mixed in the mixing reactor with a maximum mixing capacity

22 watts per kilogram of dry substance.